JP2013109942A

JP2013109942A - 車両用灯具

Info

Publication number: JP2013109942A
Application number: JP2011253652A
Authority: JP
Inventors: Asami Nakada; 麻美仲田; Mamoru Kosuge; 守小菅
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2013-06-06
Also published as: KR20130056173A; KR101440688B1; US20130128620A1

Abstract

【課題】導光体の射出成形用の金型の製造コストを減少させ、かつ光の制御を容易にさせ、かつ導光体の外観品質を向上させた車両用灯具の提供。
【解決手段】光源２と、光源２からの光Ｌが内部を導光する導光体３と、を備えた車両用灯具１において、導光体３は、射出成形によって形成され、導光体３の後表面４ｅには、互いに離間した状態で複数の反射要素６が設けられ、反射要素６は、導光体３の後表面４ｅから後方へ突出するように形成され、反射要素６の内面が、光源２からの光Ｌを導光体３の前表面４ｄに内面反射するようにした。
【選択図】図３

Description

射出成形用の金型の製造コストを減少させ、かつ光の利用効率を向上させた車両用灯具に関する発明である。

車両用灯具には、光源からの光を板状導光体内部の複数の反射要素で反射させることにより、面状に発光させた板状導光体を利用するものがある。特許文献１には、凹型円錐形状の微小な反射素子を後表面に多数有する板状導光体を備えた車両用灯具が記載されている。板状導光体の内部に導光された光は、反射素子形成部位を除く後表面の内側と前表面の内側との間で内面反射された後、凹型円錐形状の反射素子によって内面反射されることにより、多数の反射素子を発光させる。

特開２００９−２１８０７６号公報

多数の凹型円錐形状の反射素子は、多数の凸型円錐形状の微小な突起を有する金型によって形成される。一方、板状導光体の反射素子形成部位を除く後表面（以降は、単に後表面という）の表面荒さが粗く形成された場合、後表面は、入射した光の一部を内面反射せずに乱反射し、以下の問題を発生させる。まず、後表面で乱反射した光の一部が板状導光体の後方に漏れてしまうため、板状導光体においては、光の利用効率が低下する。

また、板状導光体においては、反射素子を発光させることで所定の配光を実現するが、後表面が粗く形成された板状導光体においては、反射素子の形成されていない部分（後表面）も光の乱反射によって不均一に発光するため、板状導光体が所定の外観色に見えなくなる点で問題になる。言い換えると、非点灯時においては、アウターカバー越しに入射した太陽光等の外部光が板状導光体の後表面で乱反射されることにより、また点灯時においては、光源の光が板状導光体の後表面で乱反射されることにより、板状導光体においては、反射素子を除く後表面が不均一に発光しすることで、全体として所定の外観色に見えなくなるという問題が発生する。

例えば、アウターカバーが無色透明である場合、非点灯時の板状導光体においては、太陽光等の外部光が後表面で乱反射されることによって全体として所定の外観色ではなく、アウターカバーの色に基づいた白味がかった色に見える（アウターカバーが赤色なら、赤味の強い色に見える）という問題が生じる。点灯時の板状導光体においてもまた、後表面において発生する光源からの光の乱反射とアウターカバーの色により、全体として所定の外観色ではなく、アウターカバーの色味の強い外観色に見えて、外観品質（見栄え）が低下する問題が生じる。

このように、板状導光体の後表面の乱反射は、板状導光体を想定外の外観色に見せて配光制御を困難にさせる点で問題になる。従って、板状導光体の成形においては、金型における前記後表面の成形面を研磨剤と研磨布を利用して手作業により平面かつ鏡面状に磨くことが必要になる。尚、前記後表面の鏡面化には、板状導光体の後表面を鏡面状に形成し、後表面による光の乱反射を防止することにより、非点灯時における板状導光体の外観色が所定の色に視認されるようになり、かつ点灯時に所定の配光が得られるという利点がある。

一方、金型における前記後表面の形成部位は、手作業により研磨布を押し当てて、圧力をかけて磨かれる。反射素子を形成する金型の微小な突起は、圧力をかけた手作業で磨かれることによってわずかに変形する。変形した突起は、凹型円錐形状からなる反射素子を所定の形状に成形できないおそれがあり、所定の形状からわずかに変形した微小な反射素子は、所定の方向へ光を反射出来ず、光の利用効率を低下させる点で問題がある。従って、凹型の微少な反射素子を成形する金型においては、微小な突起を避けて成形面を磨く必要がある。

しかし、金型の突起のピッチを狭くした場合には、微小な突起を傷付けずに磨くことが難しくなる。従って、凹型円錐形状の微小な反射素子を多数形成する金型においては、時間とコストをかけて突起を除く金型の成形面を丁寧に磨くか、または成形面の磨きにおいて誤って突起を傷付けないように突起のピッチを広くする必要がある。金型の突起のピッチを広くすることは、板状導光体に反射素子を多数設けて、反射光の利用効率を増加させることに制限を発生させる点で問題がある。

また、金型に設けられた凹型反射素子形成用の微小な突起は、成形用の樹脂の流路を遮るように配置される。流動する樹脂の流動先端部は、金型の突起によって一度左右に分断された後、突起の流動下流側の面に回り込みきれずに流路の下流で合流する場合がある。その場合、特許文献１の板状導光体を形成する金型においては、樹脂の流路に隙間が出来、板状導光体の反射素子から下流側にかけて前記隙間によるウェルドラインが形成される。ウェルドラインは、視認されることで板状導光体の見栄えを低下させる。

板状導光体に形成されたウェルドラインは、板状導光体内部を導光する光を散乱（乱反射）させまたは吸収することによって、点灯時の光の利用効率を低下させる点で問題となる。また、ウェルドラインによる光の乱反射は、鏡面化していない板状導光体の後表面と同様に、板状導光体を全体として所定の外観色に視認させなくするため、板状導光体の外観品質（見栄え）を低下させる点で問題がある。

上記課題に鑑みて、本願発明の車両用灯具は、導光体の射出成形用の金型の製造コストを減少させ、導光体の光の利用効率を向上させ、かつ導光体の発光制御を容易にして導光体の外観品質（見栄え）を向上させた車両用灯具を提供するものである。

前記課題を解決するために請求項１の車両用灯具は、光源と、前記光源からの光が内部を導光する板状の導光体と、を備えた車両用灯具において、前記導光体は、射出成形によって形成され、前記導光体の後表面には、互いに離間した状態で複数の反射要素が設けられ、前記反射要素は、前記導光体の後表面から後方へ突出するように形成され、前記反射要素が、前記光源からの光を前記導光体の前表面に向けて内面反射させるようにした。

（作用）請求項１の車両用灯具においては、板状の導光体に複数設けられる反射要素を凸型形状にした結果、金型の反射要素形成部位が複数の凹型形状（くぼみ）となる。このような金型においては、反射要素形成部位が導光体の後表面（反射要素形成部位を除く。以下同じ）を成形する部位よりも凹んで形成されるため、複数の反射要素形成部位のピッチを狭くしても、金型の反射要素形成部位を傷付けることなく導光体の後表面を成形する部位のみを磨いて鏡面化させることが出来る。その結果、請求項１の車両用灯具においては、形崩れの無い多数の反射要素が導光体に容易に形成され、かつ導光体の後表面を容易に鏡面化することができる。

鏡面化された導光体の後表面においては、光の内面反射が促進されて乱反射が防止されるため、光の一部が導光体の後方に漏れることがなく、反射要素形成部位以外の後表面を不均一に発光させることもない。また、点灯時及び非点灯時の導光体の外観色は、後表面の乱反射の防止によって反射要素の発光に基づく所定の色に視認出来るため、導光体に所定の発光が実現される。また、導光体においては、導光体の後表面を鏡面状態になるまで仕上げた後に反射要素となる凹型形状を加工することも可能である。

尚、請求項１の車両用灯具においては、反射要素が導光体の内側に凹んで形成されないため、導光体の内部の光が、反射要素によって阻害されること無く導光体の面方向に導光しやすくなる。また、請求項１の導光体を成形する金型の反射要素形成部位は、従来と異なり、金型の内側、つまり樹脂の流路の外側に形成されているため、成形用の樹脂の流路を遮ることがない。その結果、金型内を流動する樹脂は、金型内の流路に充填された後に反射要素形成部位に充填されやすくなるため、成形された導光体には、分割された樹脂の流動先端部が再び合流することによるウェルドラインが反射要素の周辺に出来にくくなる。導光体に形成されるウェルドラインの低減により、導光体の内部には、ウェルドラインによる光の乱反射と吸収が発生しにくくなる。

請求項２は、請求項１に記載の車両用灯具であって、導光体の板面と直交する直交方向を法線とする平面によって前記反射要素を切断してなる仮想断面について、その切断位置が後方になるほど前記仮想断面の断面積がより小さくなるように前記反射要素を形成した。

（作用）請求項２の車両用灯具においては、導光体内部に入射した光が導光体の後方に向かって先細りの凸型形状を有する反射要素によって反射された後に導光体の前方に出射する。

請求項３は、請求項１または２に記載の車両用灯具であって、前記反射要素が、その頂点が円弧状に丸められた円錐形状または円錐台形状またはドーム形状を有するようにした。

（作用）請求項３の車両用灯具においては、導光体内部に入射した光が、反射要素の内部で複数回反射した後、導光体の前方に出射する。導光体の前方に出射する光は、反射要素の内部で複数回反射することにより、導光体の前後方向に対してより鋭角に出射する。

請求項４は、請求項１から３のうちいずれかに記載の車両用灯具であって、前記導光体の前表面が車両用灯具のアウターカバーに沿って湾曲した形状を有するようにした。

（作用）請求項４の車両用灯具においては、導光体の前表面形状とアウターカバーの湾曲形状との間に一体感が生じる。

請求項１の車両用灯具によれば、反射要素を多数設けた場合において、金型を磨く手間が削減されるため、金型の製造コストが安価になる。また、導光体後方への光漏れと、反射要素を除く導光体の後表面の不均一な発光が防止されたこと、及びウェルドラインの発生が低減されたことにより、導光体における光の利用効率が向上する。更に、非点灯時及び点灯時における導光体が所定の外観色に視認されることにより、点灯時及び非点灯時における導光体の外観品質（見栄え）が向上する。また、金型加工の自由度が向上し、反射要素のピッチを狭くして型崩れの無い反射要素を導光体に多数形成できるため、光の制御が容易になると共に光の利用効率が向上する。

また、請求項１の車両用灯具によれば、導光体の内部の光が導光体の面方向に導光しやすくなるため、反射要素により導光体が均等に発光しやすくなる。また、請求項１の車両用灯具によれば、反射要素の形成によるウェルドラインが導光体に形成されにくくなるため、ウェルドラインそのものを視認されにくくなり、導光体の外観品質が更に向上する。

請求項２の車両用灯具によれば、導光体内部における配光制御が更に容易になるため、光の利用効率が更に向上する。

請求項３の車両用灯具によれば、導光体の前方に出射する光が、導光体の前後方向に対してより鋭角に出射するため、光の利用効率が更に向上する。また、光の出射方向の制御がより容易になるため、導光体に対する光源の配置の自由度が向上する。

請求項４の車両用灯具によれば、車両用灯具の見栄えが向上する。

本発明の車両用灯具の水平断面図（ａ）本発明の車両用灯具の実施例における導光体の正面図。（ｂ）導光体の導光部の後表面に設けた多数の反射要素を示す拡大斜視図。（ａ）図２（ａ）のＩ−Ｉ部分断面図。（ｂ）導光部内の光路を説明する図３（ａ）の拡大断面図。（ｃ）反射要素の第１変形例を示す拡大断面図。（ｄ）反射要素の第２変形例を示す拡大断面図。（ａ）図３（ｂ）のＩＩ−ＩＩ断面図。（ｂ）反射要素の第３変形例を示す断面図。（ｃ）反射要素の第４変形例を示す断面図。（ｄ）反射要素の第５変形例を示す断面図。（ｅ）反射要素の第６変形例を示す断面図。

まず、図１から図４により本発明における車両用灯具の実施例を説明する。実施例の車両用灯具１は、光源２と導光体３とアウターカバー８とランプボディ９とを有する。光源２は、発光素子（ストップランプ用に赤色ＬＥＤを採用。但し、ＬＥＤの色は、赤色に限らなくても良い）２ａを有するユニットとして形成される。

導光体３は、導光部４及び光導入部５によって構成され、かつ透明または半透明の樹脂等を素材として射出成形される。アウターカバー８は、透明または半透明の樹脂等によって湾曲形状を有するように形成され、かつ樹脂製のランプボディ９に一体化される。光源２と導光体３は、アウターカバー８とランプボディ９の内側に形成される灯室Ｓ内に配置される。導光部４は、前表面４ｄと後表面４ｅが略平行になるように形成され、導光部４（導光体３）の前表面４ｄは、図１に示すようにアウターカバー８に沿った湾曲形状を有する。

図２（ａ）に示すように、導光部４は、板状に形成される。光導入部５は、円柱形状を有し、かつ板状の導光部４の基端部４ａに一体に形成されている。また、正面から見た板状の導光部４は、図２（ａ）に示すように、直線状に延出形成されると共に一部が湾曲部４ｂを介して湾曲した形状を有する。尚、以降は、導光部４（導光体３）の厚さ方向を導光体３の前後方向とし、図３（ａ）（ｂ）に示すように符号Ｆｒ方向を導光部４の前方とし、符号Ｒｅ方向を導光部４後方とし、かつ符号Ｆａ方向を導光部４の面に沿った方向（以降は面方向とする）としてそれぞれ説明する。

導光部４の後表面４ｅには、反射要素６が所定の間隔で多数設けられている。本実施例の反射要素６は、図２（ｂ）に示されるような円錐台形状を有し、かつそれぞれ導光部４の後表面４ｅから後方に突出するように形成される。

図３（ａ）の仮想線は、反射要素６を多数形成する金型７を示す。金型７には、凸型で円錐台形状を有する反射要素６を形成するための凹型円錐台形状の窪み７ｂが多数設けられている。窪み７ｂは、それぞれ金型の前表面７ａから後方に凹んで形成されているため、金型７においては、窪み７ｂを避けて前表面７ａのみを容易に磨くことが出来、金型７の製造コストが低減される。金型７の前表面７ａを成形面として形成される導光部４の後表面４ｅは、前表面７ａを磨き、前表面７ａの「表面荒さ」の数値を小さくすることによって鏡面化される。その結果、鏡面化された後表面４ｅの内側で反射されて導光部４の前表面４ｄから前方に出射する光は、後表面４ｅによって乱反射されないため、導光部４の後方への光漏れによる光の利用効率の低下が防止される。また、導光部４においては、後表面４ｅの乱反射の防止によって後表面４ｅが不均一かつ不用意に発光しない。そのため、導光部４の外観色は、非点灯時における太陽光等の外部光や、点灯時における光源からの光を後表面４ｅが受けても、アウターカバーの色による色味が強くならず、反射要素６の発光に基づく所定の色に視認出来るため、導光部４に所定の発光が実現されて見栄えが向上する。

次に、図２及び図３により、導光体３の内部を導光する光の光路について説明する。光源２の発光素子２ａを出射した光は、光導入部５を介して導光部４に入射する。導光部４に入射した光は、面方向Ｆａにおいて、図２（ａ）及び図３（ａ）に示されるように基端部４ａから導光部４の延びる方向（符号Ｄ１〜Ｄ３の方向）に導光される。

一方、導光部４に入射した光Ｌは、図３（ａ）に示すように導光部４の前後方向において、前表面４ｄと後表面４ｅとの間で複数回反射された後、凸型円錐台形状の反射要素６に入射する。反射要素６に入射した光Ｌは、図３（ｂ）に示すように底面６ａの内側で側面６ｂに向けて反射され、再び側面６ｂの内側で導光部４の前表面４ｄに向けて反射される。その後、光Ｌは、前表面４ｄから導光部４の前方に出射する。反射要素６に入射した光は、反射要素６の内部で少なくとも２回反射されることによって導光部４の前後方向に対して鋭角に出射可能になるため、導光部４の前方に無駄なく出射される。その結果、導光体３においては、光の出射方向の制御が容易になることによって光の利用効率が向上する。また本実施例の車両用灯具１においては、配光制御の容易化に伴って導光体３に対する光源２の配置の自由度が向上する。

尚、本実施例の反射要素６は、先行文献１のように導光体の後表面から内側に凹んで形成されず、導光部４の後方に突設されている。従って、導光部４に入射した光は、反射要素６を障害物とすることなく面方向Ｆａに拡散しやすくなるため、本実施例においては、光源２からより遠くにある反射要素６まで光が届きやすくなっている。本実施例の導光体３においては、反射要素６が導光部４の後方に突設されている。金型７の反射要素形成部位７ｂは、従来と異なり、金型の内側、つまり対向配置される金型内の樹脂の流路の外側に形成されるため、先行文献１の板状導光体を成形する金型のように流動する樹脂の流路を遮ることがない。その結果、金型内を流動する樹脂は、導光部４の反射要素６を除く部位を成形する金型内の流路に充填された後に反射要素形成部位となる窪み７ｂに充填されるようになりやすくなる。その結果、成形された導光部４には、従来のように分割された樹脂の流動先端部が再び合流することによるウェルドラインが反射要素６の周辺に出来にくくなる。従って、本実施例の導光部４においては、ウェルドラインが視認されることによる見栄えの悪さがない。

尚、非点灯時の導光部４においては、太陽光等の外部光がアウターカバー８越しに灯室Ｓ内に入射することがある。仮に後表面４ｅが鏡面加工されず、後表面ｅに大きなウェルドラインが形成されている場合、外部光は、粗く形成された後表面やウェルドラインによって乱反射される。アウターカバー８が仮に無色透明である場合、導光部４は、外部光が粗く形成された後表面やウェルドラインで乱反射（散乱）されることによって不均一に発光し、所定の外観色とは異なり、全体として白味の強い色（仮にアウターカバー８が、赤色であれば赤味の強い色）に視認されてしまう。また、点灯時の導光部４においてもまた、仮に後表面またはウェルドラインにおける乱反射による不均一な発光が発生した場合、所定の外観色とは異なり、光源２の赤色とアウターカバーの透明色に基づいて、全体として赤味の強い色に視認されてしまう。しかし、本実施例の導光部４においては、後表面４ｅが鏡面化されると共にウェルドラインの発生が低減されているため、所定の外観色に視認される点で問題が無い。本願の各実施例においては、導光部４の外観品質（見栄え）が向上している。

次に、図３（ｃ）及び（ｄ）により、反射要素６の第２変形例及び第３変形例を説明する。図３（ｃ）（ｄ）は、各反射要素（１１，１２）を図３（ａ）（ｂ）と同様に導光部（導光体）の前後方向に切断した断面図である。図３（ｃ）に示す導光部４’の後表面４ｅ’の後方に突設された反射要素１１は、ドーム型に形成され、図３（ｄ）に示す導光部４’’の後表面４ｅ’’の後方に突設に形成された反射要素１２は、円錐の頂点が円弧状に丸められた形状を有する。反射要素（１１，１２）に入射した光は、図３（ｂ）の反射要素６と同様にそれぞれの内面（１１ａ，１２ａ）によって少なくとも２回反射された後、導光部（４’,４’’）の前表面（４ｄ’,４ｄ’’）から前方に出射する。

尚、図４（ａ）は、導光部４（導光体３）の板面と直交する直交方向（つまり反射要素の突出方向）を法線とする平面によって反射要素６を切断した図（図３（ｂ）のＩＩ−ＩＩ断面図）であり、図４（ｂ）〜（ｅ）は、導光部の後方に向かって先細りとなる反射要素の第３変形例〜第６変形例を例示するものである。

図４（ｂ）に示される反射要素６（図４（ｃ）（ｄ）の反射要素１１及び１２においても同様）は、導光部４の板面と直交する直交方向を法線とする断面が円形となるように形成され、かつこの円形断面が導光部４の後方に向かって徐々に小さくなる形状を有する。

一方、図４（ｂ）〜（ｅ）の反射要素（１３〜１６）においては、導光部の板面と直交する直交方向を法線とする断面形状を反射要素６と異なるものとしている。図４（ｂ）の反射要素１３は、導光体の板面と直交する直交方向を法線とする断面が円形ではなく、四角形となるように形成され、図４（ｃ）の反射要素１４は、導光部の板面と直交する直交方向を法線とする断面が三角形となるように形成され、図４（ｄ）の反射要素１５は、導光部の板面と直交する直交方向を法線とする断面が星形となるように形成され、図４（ｅ）の反射要素１６は、導光部の板面と直交する直交方向を法線とする断面が星形となるように形成されている。反射要素（１３〜１６）における導光部の板面と直交する直交方向を法線とする上記断面は、反射要素６と同様に導光部の後方に向かって徐々に小さくなる。

尚、反射要素（６，１１，１２）における導光部の板面と直交する直交方向を法線とする断面形状は、周回する曲線形状であれば、円形に限らず、楕円や長円等の形状であっても良い。

また、反射要素（１３〜１６）においては、導光部（導光体）の板面と直交する直交方向に切断した断面が、図３（ｂ）の反射要素６に示されるような台形を有するように形成しても良いし、図３（ｃ）（ｄ）の反射要素（１１，１２）に示されるような円弧形状または頂点のみを円弧とした略三角形状を有するように形成してもよい。

このように反射要素の形状は、導光部の後方に向けて先細りとなる形状であれば、他にも多様な形状とすることが考えられる。

また、図１，図２（ａ）及び図３（ａ）（ｂ）に示される本実施例の導光体３は、前後方向の板厚が一定であるが、導光体３は、光源２からの光が入射する場所を基準とし、光源２からの距離が遠くなるほど前後方向の板厚が小さくなるように形成されても良い。導光体内を導光する光の量は、光源からの距離が小さくなるほど少なくなるが、板状の導光体においては、光源からの距離が遠くなるほど板厚を小さく形成することにより、板状の導光体の前表面から出射する光を場所によらず均一化させることが可能となる。

１車両用灯具
２光源
３導光体
４導光体の導光部
４ｄ導光部の前表面
４ｅ導光部の後表面
６反射要素
８アウターカバー
１１〜１６反射要素

Claims

光源と、前記光源からの光が内部を導光する板状の導光体と、を備えた車両用灯具において、
前記導光体は、射出成形によって形成され、
前記導光体の後表面には、互いに離間した状態で複数の反射要素が設けられ、
前記反射要素は、前記導光体の後表面から後方へ突出するように形成され
前記反射要素が、前記光源からの光を前記導光体の前表面に向けて内面反射させることを特徴とする、車両用灯具。
導光体の板面と直交する直交方向を法線とする平面によって前記反射要素を切断してなる仮想断面について、その切断位置が後方になるほど前記仮想断面の断面積がより小さくなるように前記反射要素が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の車両用灯具。
前記反射要素は、その頂点が円弧状に丸められた円錐形状または円錐台形状またはドーム形状を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用灯具。
前記板状導光体の前表面が車両用灯具のアウターカバーに沿って湾曲した形状を有することを特徴とする、請求項１から３のうちいずれかに記載の車両用灯具。